Q195生產(chǎn)工藝研究

朱維生+王振川

摘要新興鑄管新疆有限公司在生產(chǎn)Q195等低碳鋼時(shí)，頻繁出現(xiàn)蓄流、漏鋼等事故，通過(guò)總結(jié)分析，制定了相關(guān)措施，取得了明顯的效果。

關(guān)鍵詞Q195；蓄流；漏鋼；預(yù)防措施

中圖分類號(hào)：TF777 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0137-02

1技術(shù)背景

新興鑄管新疆有限公司煉鋼部的工藝流程是：1300t混鐵爐—120t氧氣頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐—底吹氬處理一R10m弧形8機(jī)8流小方坯連鑄機(jī)。使用硅錳和硅鐵等合金化，脫氧劑是硅鈣鋇（含鋁）和鋼水凈化調(diào)質(zhì)劑（鈣質(zhì)）；連鑄中間包采用液壓快換定徑水口，采用大包長(zhǎng)水口和中間包浸入式水口保護(hù)澆注，液面自動(dòng)控制拉速。冶煉鋼種有低碳鋼、普碳鋼、低合金鋼等

2生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題

自2012年初投產(chǎn)以來(lái)，生產(chǎn)Q195等低碳鋼時(shí)頻繁出現(xiàn)蓄流、漏鋼等生產(chǎn)事故，嚴(yán)重制約產(chǎn)能的發(fā)揮，給公司造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。

3事故原因分析

1）中間包水口蓄流原因分析。通過(guò)對(duì)幾次生產(chǎn)事故分析，認(rèn)為中包水口蓄流主要有以下幾個(gè)原因。

①中間包烘烤溫度。由于煤氣熱值低，造成中包烘烤溫度偏低，注入鋼液后由于水口部位溫度偏低容易結(jié)冷鋼，使得水口內(nèi)徑變小或堵塞。②中間包衛(wèi)生。打結(jié)中包時(shí)遺留在中包內(nèi)的雜物未清理干凈，或中包耐材脫落導(dǎo)致水口堵塞。③轉(zhuǎn)爐脫氧劑使用。鋼水流動(dòng)性與鋼中氧含量有直接關(guān)系，氧含量過(guò)低，鋼水流動(dòng)性不好，氧含量過(guò)高，夾雜物過(guò)多，影響鋼水流動(dòng)性。轉(zhuǎn)爐需要根據(jù)終渣氧化鐵含量，適量加入脫氧劑。脫氧劑加入過(guò)多，脫氧后產(chǎn)生了相當(dāng)?shù)腁1203等氧化物夾雜，雖然經(jīng)過(guò)底吹氬處理后，仍有一部分留在鋼液中，這些夾雜物會(huì)隨鋼流進(jìn)入中包水口，附著在水口內(nèi)壁，造成細(xì)流、蓄流。④吹氬時(shí)間不足。水口結(jié)瘤是鋼液中的脫氧產(chǎn)物和夾雜物在水口內(nèi)壁積聚的結(jié)果。吹氬不僅能使鋼液溫度和成分均勻，更重要的一個(gè)作用是形成氬氣泡，吸附鋼液中彌散的脫氧產(chǎn)物和夾雜一起上浮排出。如果吹氬時(shí)間不足，排出脫氧產(chǎn)物和夾雜的效果就不好，這樣就容易造成脫氧產(chǎn)物和夾雜物堵塞水口。⑤鋼包下渣、二次氧化和吹氬大翻的影響。鋼包渣中FeO和MnO含量較高，渣進(jìn)入中間包后，氧化物直接沖進(jìn)鋼液中，使氧含量及夾雜物增加，造成鋼水流動(dòng)性不好。生成細(xì)小而難于上浮的A12O3等氧化物夾雜，使中間包水口堵塞程度增加。⑥鋼水溫度過(guò)低。鋼液自身溫度不達(dá)標(biāo)也是造成低溫結(jié)流流的—個(gè)不可忽視的因素。發(fā)生此種現(xiàn)象的注意事項(xiàng)有：當(dāng)轉(zhuǎn)爐下料系統(tǒng)的計(jì)量不準(zhǔn)時(shí)，鋼液溫度偏高，加料后直接出鋼；新鋼包使用前，烘烤溫度達(dá)不到800℃以上，出鋼后鋼液溫度下降過(guò)快；事故鋼包包底有大塊未清理干凈；出鋼過(guò)程中，爐口渣塊掉入鋼包中；拉碳時(shí)間較短，鋼水溫度不均勻；廢鋼塊過(guò)大，終點(diǎn)沒有完全化完，造成溫度持續(xù)降低（爐渣裹廢鋼是廢鋼沒有化的主要原因）。⑦鋼水溫降過(guò)大。因壓鋼時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致鋼水溫降大；因連鑄保溫措施不到位等原因造成大包到中包溫降過(guò)大。

2）漏鋼原因分析。通過(guò)對(duì)四個(gè)澆次的共108爐的漏鋼爐次進(jìn)行對(duì)比分析，得出以下結(jié)論。

①溫度的影響。漏鋼爐次的溫度普遍偏高，大包平均1607℃，中包平均1562℃。而Q195的液相線溫度約為1524℃。中包平均過(guò)熱度達(dá)到了38℃。過(guò)高的過(guò)熱度會(huì)導(dǎo)致坯殼在結(jié)晶器內(nèi)發(fā)生重融現(xiàn)象，加劇了坯殼的不均勻性。溫度過(guò)高是產(chǎn)生漏鋼的主要原因之一。②硫磺的影響。漏鋼爐次中S≥0.3%的有13爐， 漏鋼27次，占漏鋼總次數(shù)的44.3%。S≥0.25%的有25爐，共產(chǎn)生41次漏鋼，占漏鋼總次數(shù)的67.2%。因此硫磺高是產(chǎn)生漏鋼的主要原因之一。③碳含量的影響。含碳量為0.08%~0.17%的碳鋼從液相冷卻到1495℃時(shí)發(fā)生包晶反應(yīng)，包晶反應(yīng)時(shí)線收縮量較大，坯殼與結(jié)晶器器壁容易形成氣隙，氣隙的過(guò)早形成會(huì)導(dǎo)致收縮不均和坯殼厚度不均，在薄弱處容易形成裂紋，容易發(fā)生漏鋼事故和鑄坯表面質(zhì)量缺陷。漏鋼爐次C≥0.09%的有18爐，漏鋼29次，占總漏鋼次數(shù)的47.5%。因此碳含量是造成漏鋼的次要原因。④鋼水純凈度。生產(chǎn)過(guò)程中也出現(xiàn)了夾渣漏鋼，且部分爐次結(jié)晶器內(nèi)渣量很大，出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象，證明鋼水純凈度很差，鋼渣不分離。渣量過(guò)大時(shí)，部分雜質(zhì)未能及時(shí)被保護(hù)渣吸收，而當(dāng)雜質(zhì)聚集到一定程度，隨鋼流被卷到結(jié)晶器鋼水深處，部分沒能上浮的渣子就會(huì)隨鑄坯一起被拉出結(jié)晶器，當(dāng)渣子靠近坯殼時(shí)就會(huì)造成傳熱過(guò)低，坯殼偏薄，無(wú)法承受鋼水靜壓力，產(chǎn)生漏鋼。⑤結(jié)晶器冷卻。水量過(guò)小會(huì)導(dǎo)致回水溫度過(guò)高，冷卻不足；水量過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致水縫內(nèi)水流速過(guò)大，結(jié)晶器壁的熱量不能被充分帶走。部分澆次生產(chǎn)Q195時(shí)，結(jié)晶器進(jìn)回水溫差只有約4.5℃，漏鋼后，觀察發(fā)現(xiàn)坯殼很薄約6 mm，證明坯殼熱量未被充分帶走，導(dǎo)致坯殼過(guò)薄產(chǎn)生漏鋼。⑥保護(hù)渣。Q195坯殼收縮比較大，應(yīng)使用粘度偏大的保護(hù)渣以適當(dāng)降低結(jié)晶器和坯殼之間的傳熱速度，減小坯殼的不均勻性，從而減少角部縱裂及凹陷的產(chǎn)生。⑦人為操作。保護(hù)澆注時(shí)，由于人為操作習(xí)慣，一般一次性加入量較多，且多集中在內(nèi)弧側(cè)，保護(hù)渣在結(jié)晶器內(nèi)呈斜坡狀，會(huì)造成液渣填充不均勻，影響坯殼和結(jié)晶器之間的傳熱。在保護(hù)澆注時(shí)，小的渣條沒必要撈出，且應(yīng)嚴(yán)禁用撈渣棍試探結(jié)晶器壁渣條形成的情況，這樣會(huì)破壞彎月面處坯殼的均勻生長(zhǎng)。

4相關(guān)措施

1）轉(zhuǎn)爐冶煉前期早化渣過(guò)程化好渣，避免終點(diǎn)渣過(guò)粘造成鋼水裸露吸附有害氣體。終渣必須保證較好的流動(dòng)性，流動(dòng)性較好的爐渣有利于鋼水中氧化物上浮。

2）確保終點(diǎn)雙命中，提高鋼水純凈度。盡量確保一倒出鋼，將終點(diǎn)碳控制在0.06%-0.08%，穩(wěn)定脫氧劑的使用量。

3）鋼水深脫氧原則：前三包、后吹、硫高等特殊情況脫氧劑總量不低于150 kg，一倒?fàn)t次脫氧劑總量不低于120 kg，根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整脫氧劑加入量必須保證深脫氧。

4）調(diào)整脫氧劑加入時(shí)間，為有利于脫氧產(chǎn)物的上浮，在出鋼前向鋼包內(nèi)加入2/3的脫氧劑，剩余脫氧劑在出鋼前期2/3時(shí)間內(nèi)加完。

5）冶煉前三爐不能嚴(yán)重后吹，拉碳時(shí)間：≥40秒，連續(xù)冶煉時(shí)每爐后吹時(shí)間不得大于40秒，成品成分控制：0.06%≤C≤0.08%，Mn控制上限，S≤0.30%，要求錳硅比要大于3，錳硫比大于13，力爭(zhēng)15，硅成份控制在下限。

6）吹氮工藝，吹氮嚴(yán)禁大翻，鋼水裸露直徑不能大于400 mm。吹氮站吹氮時(shí)間T≥4.5分鐘；吹氮不夠時(shí)間的，對(duì)于鋼包底吹不透造成使用頂吹氮槍工藝操作，鋼包底吹設(shè)備壞或其他原因造成使用氮槍工藝操作的及時(shí)查明原因并及時(shí)維護(hù)。

7）擋渣管理：檢查維護(hù)出鋼口，提高擋渣操作技術(shù)水平，禁止下渣，提高擋渣率。后吹時(shí)間較長(zhǎng)、終渣氧化鐵含量較高時(shí)，做好擋渣工藝（必要時(shí)加入兩個(gè)擋渣球），

8）連鑄做好大包加蓋、大包保護(hù)澆注、中包保溫等，減少二次氧化。

9）生產(chǎn)Q195的結(jié)晶器，連鑄做好結(jié)晶器銅管錐度、維修記錄跟蹤；原則上生產(chǎn)Q195要更換新結(jié)晶器，且累計(jì)過(guò)鋼量達(dá)到2500 t時(shí)要進(jìn)行更換，生產(chǎn)過(guò)HRB400E等低合金鋼兩個(gè)澆次及以上中包的結(jié)晶器不得用于生產(chǎn)Q195。

10）結(jié)晶器進(jìn)水溫度控制在要求溫度的中下線，結(jié)晶器水壓力控制在1.0-1.05 Mpa，進(jìn)回水溫差確保＞5℃。

5效果

通過(guò)以上措施的實(shí)施，再次生產(chǎn)Q195時(shí)，杜絕了中包蓄流現(xiàn)象的發(fā)生，每個(gè)澆次的漏鋼次數(shù)也降到了2次以內(nèi)，取得了很好的效果。

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